【正文】 圖 淬火（ quenching） 在金屬熱處理過程中，使金屬 突然冷卻 ，來(lái)不及發(fā)生相變，保持高溫時(shí)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，這種工序稱為淬火。 例如，某些鋼鐵刀具經(jīng) 淬火后可提高硬度 。 完全互溶固溶體出現(xiàn)最低或最高點(diǎn) 當(dāng)兩種組分的粒子大小和晶體結(jié)構(gòu)不完全相同時(shí)，它們的 Tx圖上會(huì)出現(xiàn)最低點(diǎn)或最高點(diǎn)。 例如： 等系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)最低點(diǎn)。但出現(xiàn)最高點(diǎn)的系統(tǒng)較少。 2 3 2 3N a CO K CO , AuCuS b ,AgKC lKB r固態(tài)部分互溶的二組分系統(tǒng) 兩個(gè)組分在 液態(tài)可無(wú)限混溶 ，而在 固態(tài)只能部分互溶 ，形成類似于部分互溶雙液系的帽形區(qū)。在帽形區(qū)外，是固溶體單相，在 帽形區(qū) 內(nèi)，是兩種固溶體 兩相共存 。 屬于這種類型的相圖形狀各異，現(xiàn)介紹兩種類型： （ 1）有一低共熔點(diǎn)； （ 2）有一轉(zhuǎn)熔溫度。 33K N O T iNO ( )? 的相圖 固態(tài)部分互溶且有低共熔點(diǎn)c等壓A6235234230f/KTgdbjakeIH D固溶體Ⅰ （單相）ECBFJ 固溶體Ⅱ （單相）3(TiNO )x3KNO (A ) 3TiN O (B)熔液（單相）G(1) 有一低共熔點(diǎn)者 (1) 有一低共熔點(diǎn)者 相圖上有三個(gè)單相區(qū)： AEB線以上，熔液?jiǎn)蜗鄥^(qū) 有三個(gè)兩相區(qū)： AEJ區(qū)， 熔液 + Ⅰ AJ是固溶體 Ⅰ 的組成曲線； AJF以左 ，固溶體 Ⅰ 單相 BCG以右 ，固溶體 Ⅱ 單相 BEC區(qū)， 熔液 + Ⅱ FJECG區(qū)， Ⅰ + Ⅱ AE， BE是熔液組成線； BC是固溶體 Ⅱ 的組成曲線； JEC線為三相共存線 c 等壓A6235234230f/KTgdbjakeIH D固溶體Ⅰ （單相）ECBFJ 固溶體Ⅱ （單相）3(TiNO )x3KNO (A) 3TiNO (B)熔液（單相）G(1) 有一低共熔點(diǎn)者 c 等壓A6235234230f/KTgdbjakeIH D固溶體Ⅰ （單相）ECBFJ 固溶體Ⅱ （單相）3(TiNO )x3KNO (A) 3TiNO (B)熔液（單相）G 是兩個(gè)固溶體的固相互相 共軛共存區(qū) E點(diǎn) 為 Ⅰ + Ⅱ 兩個(gè)固溶體的低共熔點(diǎn) 兩個(gè)固溶體彼此互溶的程度從 JF和 CG線上讀出 FJECG區(qū) (1) 有一低共熔點(diǎn)者 c 等壓A6235234230f/KTgdbjakeIH D固溶體Ⅰ （單相）ECBFJ 固溶體Ⅱ （單相）3(TiNO )x3KNO (A) 3TiNO (B)熔液（單相）G 從 a點(diǎn)開始冷到 b點(diǎn)，有組成為 c的固溶體 Ⅰ 析出 繼續(xù)冷卻至 d 以下，全部凝固為固溶體 Ⅰ 固相組成沿 I J 線變化 從 j 點(diǎn)開始冷卻，最初析出固熔體 Ⅰ 液相組成沿 k E 線變化 到達(dá) E 點(diǎn)，熔液同時(shí)被固溶體 Ⅰ 和 Ⅱ 飽和，這時(shí)由 J， E， C代表的三相平衡共存。 （ 2） 系統(tǒng)有一轉(zhuǎn)熔溫度 5930 Hg513273455433353p BF GC DE(Cd)wACd熔液 (單相 ) 固溶體Ⅱ單相 固溶體Ⅰ單相 兩相共存 H g Cd ( )? 的相圖 固態(tài)部分互溶且有一轉(zhuǎn)熔溫度（ 2） 系統(tǒng)有一轉(zhuǎn)熔溫度 相圖上有三個(gè)單相區(qū)： BCA線以左，熔液?jiǎn)蜗? ADF區(qū)， 固溶體 Ⅰ 單相 BEG以右，固溶體 Ⅱ 單相 有三個(gè)兩相區(qū) BCE L+Ⅱ ACD L+Ⅰ FDEG Ⅰ+Ⅱ 因這種平衡組成曲線實(shí)驗(yàn)較難測(cè)定，故用虛線表示。 5930 Hg513273455433353p BF GC DE(Cd)wACd熔液 (單相 ) 固溶體Ⅱ單相 固溶體Ⅰ單相 兩相共存 （ 2） 系統(tǒng)有一轉(zhuǎn)熔溫度 5930 Hg513273455433353p BF GC DE(Cd)wACd熔液 (單相 ) 固溶體Ⅱ單相 固溶體Ⅰ單相 兩相共存 一條三相線 CDE是三相共存線： CDE對(duì)應(yīng)的溫度稱為 轉(zhuǎn)熔溫度 。 升溫到 455 K時(shí)，固溶體Ⅰ 消失，轉(zhuǎn)化為組成為 C的熔液和組成為 E的固溶體 Ⅱ 1. 熔液（組成為 C） 2. 固溶體 Ⅰ( 組成為 D) 3. 固溶體 Ⅱ( 組成為 E) ( s) ( s) ( l )LⅠⅡ區(qū)域熔煉（ zone melting） 區(qū)域熔煉是制備高純物質(zhì)的有效方法?？梢灾苽?8個(gè) 9以上的半導(dǎo)體材料（如硅和鍺）， 5個(gè) 9以上的有機(jī)物或?qū)⒏呔畚镞M(jìn)行分級(jí)。 一般是將高頻加熱環(huán)套在需精煉的棒狀材料的一端，使之局部熔化。 加熱環(huán)再緩慢向前推進(jìn)，已熔部分重新凝固。由于雜質(zhì)在固相和液相中的分布不等，用這種方法重復(fù)多次，雜質(zhì)就會(huì)集中到一端，從而得到高純物質(zhì)。 區(qū)域熔煉（ zone melting） 加熱環(huán)移動(dòng)方向分凝系數(shù) 設(shè)雜質(zhì)在固相和液相中的濃度分別為 和 ，則分凝系數(shù) 為： sC lCsKlss CCK ? ，雜質(zhì)在液相中的濃度大于固相。如果加熱環(huán)自左至右移動(dòng)，雜質(zhì)集中在右端。 s 1K ? ，雜質(zhì)在固相中的濃度大于液相，當(dāng)加熱環(huán)自左至右移動(dòng)，雜質(zhì)集中在左端。 s 1K ?的情況 s 1K ? 材料中含有雜質(zhì)后，使熔點(diǎn)降低 。 相圖上面是熔液，下面是固體，雙線內(nèi)為固液兩相區(qū) 因?yàn)? ss l1 , K C C??lC 當(dāng)加熱至 P點(diǎn)，開始熔化，雜質(zhì)濃度為 sC加熱環(huán)移開后，組成為 N的固體析出，雜質(zhì)濃度為 所以固相含雜質(zhì)比原來(lái)少， 雜質(zhì)隨加熱環(huán)移動(dòng)至右端。 s 1K ? 的情況 雜質(zhì)熔點(diǎn)比提純材料的熔點(diǎn)高 lC組成為 P的材料熔化時(shí)液相中雜質(zhì)含量為 sC凝固時(shí)對(duì)應(yīng)固體 N點(diǎn)的雜質(zhì)含量為 所以固相中雜質(zhì)含量比原來(lái)多，區(qū)域熔煉的結(jié)果， 雜質(zhì)集中在左端 。 因?yàn)? ss l1 , K C C 如果材料中同時(shí)含有 和 的雜質(zhì)，區(qū)域熔煉結(jié)果必須 “ 斬頭去尾 ” ，中間段才是高純物質(zhì)。 1s ?K1s ?K167。 三組分系統(tǒng)的相圖及其應(yīng)用 等邊三角形坐標(biāo)表示法 當(dāng) 1?Φ用正三棱柱體表示，底面正三角形表示組成，柱高表示溫度或壓力 * 3f ?可用正三角形平面圖表示 3C ?因?yàn)? 5 32f ? ? ? ??Φ Φ無(wú)法用相圖表示 4f ?當(dāng) 1?Φ 保持溫度 或 壓力不變 當(dāng) 1?Φ 保持溫度 和 壓力都不變 ** 2f ?三組分系統(tǒng)的相圖及其應(yīng)用 在等邊三角形上，沿反時(shí)針方向標(biāo)出三個(gè)頂點(diǎn) AB CCwAwBwabc39。b39。a39。co等邊三角形坐標(biāo)表示法 A B C 1w w w? ? ? 三個(gè)頂點(diǎn)分別表示純組分 A， B 和 C 三條邊上的點(diǎn)表示相應(yīng)兩個(gè)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的含量為零 三角形內(nèi)任一點(diǎn)都代表三組分系統(tǒng) 39。 39。 39。 1a b c a b c? ? ? ? ? ?等邊三角形坐標(biāo)表示法 AB CD bcd e39。c 39。CwBwAw39。c 39。 39。b 39。fD 39。EFG Ha(1) 在平行于底邊的任意一條線上，所有代表物系的點(diǎn)中，含頂角組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等。 例如， d， e， f 物系點(diǎn)，含 A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同 (2) 在通過頂點(diǎn)的任一條線上，其余兩組分之比相等。例如， AD線上， 39。39。39。39。39。39。bcbc ?等邊三角形坐標(biāo)表示法 AB CbSaCwBwAwbD Od fE(3) 如果代表兩個(gè)三個(gè)組分系統(tǒng)的 D點(diǎn)和 E點(diǎn)，混合成新系統(tǒng)的物系點(diǎn) O必定落在 DE連線上。 O點(diǎn)的位置可用杠桿規(guī)則求算。用 分別代表 D和 E的質(zhì)量，則有： ED ,mm DEm O D m O E? ? ? 哪個(gè)物系含量多， O點(diǎn)就靠近那個(gè)物系點(diǎn)。 等邊三角形坐標(biāo)表示法 AB CCwBwAwHEGFD(4) 由三個(gè)三組分系統(tǒng) D，E， F混合而成的新系統(tǒng)的物系點(diǎn)，落在這 三點(diǎn)組成三角形的重心位置 ，即 H點(diǎn)。 先用杠桿規(guī)則求出 D，E混合后新系統(tǒng)的物系點(diǎn)G 再用杠桿規(guī)則求 G， F混合后的新系統(tǒng)物系點(diǎn)H， H 即為 DEF的重心。 等邊三角形坐標(biāo)表示法 例如， Ab線上， S中含 A多， b中含 A少。 B CbSaCwBwAwbD Od fEA(5) 設(shè) S為三組分系統(tǒng) 當(dāng) S中析出 A組分，剩余液相組成沿 AS延長(zhǎng)線變化，設(shè)到達(dá) b 。 AbAm S m bS? ? ?若在 b 中加入 A組分，物系點(diǎn)向頂點(diǎn) A移動(dòng)。 析出 A的質(zhì)量可以用杠桿規(guī)則求算： 部分互溶的三液體系統(tǒng) （ 1）有一對(duì)部分互溶系統(tǒng) 醋酸 (A)和氯仿 (B) 能無(wú)限混溶 但氯仿和水只能部分互溶 醋酸 (A) 和水 (C)也能無(wú)限混溶 在它們組成的三組分系統(tǒng)相圖上出現(xiàn)一個(gè)帽形區(qū)，在 a和 b之間，溶液分為兩層 （ 1）有一對(duì)部分互溶系統(tǒng) 一層是在醋酸存在下，水在氯仿中的飽和液 ，如一系列 a 點(diǎn)所示 另一層是 氯仿在水中的飽和液 ，如一系列 b 點(diǎn)所示 這對(duì)溶液稱為 共軛溶液 （ 1）有一對(duì)部分互溶系統(tǒng) 在物系點(diǎn)為 c的系統(tǒng)中加醋酸，物系點(diǎn)向 A移動(dòng) 11ab 由于醋酸在兩層中含量不等，所以連結(jié)線 不一定與底邊平行。 到達(dá) 時(shí)，對(duì)應(yīng)的兩相組成為 和 1a 1b1c（ 1）有一對(duì)部分互溶系統(tǒng) 繼續(xù)加醋酸，使 B， C兩組分互溶度增加，連結(jié)線縮短，最后縮為一點(diǎn) 組成帽形區(qū)的 aOb 曲線稱為 雙結(jié)點(diǎn)溶解度曲線或 雙結(jié)線 這時(shí)兩層溶液界面消失，成單相。 O點(diǎn)稱為 等溫會(huì)溶點(diǎn)或 褶點(diǎn) T x1， x2 圖 將三液體中有一對(duì)部分互溶的系統(tǒng)畫成正三棱柱形立體圖，縱坐標(biāo)為溫度，每個(gè)水平截面為正三角形組成圖。 溫度不斷升高，互溶程度加大，兩液相共存的帽形區(qū)逐漸縮小 最后到達(dá) K點(diǎn)，成均一單相 將所有等溫下的雙結(jié)線連成一個(gè)曲面，在這曲面之內(nèi)是兩相區(qū)。 T x1， x2 圖 將立體圖中的所有等溫線都投影到平面上，得投影圖 （ 2）有兩對(duì)部分互溶系統(tǒng) 乙烯腈 (A)與水 (B)， 乙烯腈與乙醇 (C)只能部分互溶，而水與乙醇可無(wú)限混溶，在相圖上出現(xiàn)了兩個(gè)溶液分層的帽形區(qū)。 帽形區(qū)之外是溶液?jiǎn)蜗鄥^(qū) 在 aDb， cFd內(nèi)兩相共存 各相的組成可從連結(jié)線上讀出 （ 2）有兩對(duì)部分互溶系統(tǒng) 溫度降低，帽形區(qū)擴(kuò)大，最后疊合 在 abdc內(nèi)兩相共存 在 abdc外為溶液?jiǎn)蜗? 但上、下兩個(gè)溶液?jiǎn)蜗鄥^(qū)內(nèi)， A的 含量不等 （ 3）有三對(duì)部分互溶系統(tǒng) 乙烯腈 (A)水 (B)乙醚 (C)彼此都只能部分互溶 因此正三角形相圖上有 三個(gè)溶液分層的兩相區(qū) 在帽形區(qū)以外，是完全互溶單相區(qū)。 （ 3）有三對(duì)部分互溶系統(tǒng) 降低溫度，三個(gè)帽形區(qū)擴(kuò)大以至重疊。 靠近頂點(diǎn)的三小塊用1表示的是單相區(qū) 2表示的三小塊是三組分彼此部分互溶的兩相區(qū) 中間用 3表示的 EDF紅色 區(qū)是三個(gè)彼此不互溶溶液的三相區(qū) 這三個(gè)溶液的組成分別由 D， E， F三點(diǎn)表示 （ 3）有三對(duì)部分互溶系統(tǒng) 因?yàn)? ** 0fC? ? ?Φ 在